基于协同进化的车载自组织网络QoS路由算法研究

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随着车辆的普及和无线通信的发展,车载自组织网络VANET得到了广泛应用,但是车载自组织网络需要提供相应的网络服务质量(Quality of Service,QoS)来满足网络应用需求。而车辆的高速移动导致车辆自组织网络的网络拓扑结构动态变化,所以车载自组织网络QoS路由相比传统的QoS路由更加难以求解。研究适合车载网动态拓扑结构和复杂网络环境的QoS路由算法,对于提高车载自组织网络的应用性能有着重要的意义。本文引入新型的协同进化技术提出基于协同进化的车载自组织网络QoS路由算法,其主要工作包括以下两方面。1.本文提出了一种约束协同进化的车载自组织网络QoS多目标单播路由算法(Constrained Coevolution Unicast Routing,CCUR)。CCUR分别使用两个相同的进化算法来进化两个种群,其中一个种群直接求解QoS多目标单播路由问题,另一个种群作为辅助种群辅助求解。此外,引入一种新的局部搜索策略来进一步提升该算法的寻优速度和收敛精度。实验结果表明,在8种不同规模的车载自组织网络场景上,CCUR与另外三种对比算法相比,均能获得更好的路由方案。同时,在超体积HV、反向世代距离IGD和世代距离GD等多目标评价指标上,CCUR也呈现出更好的多目标优化性能。2.本文提出一种结构竞争协同进化的多播路由算法(Constructed Coevolution Multicast Routing,CCMR)来解决车载自组织网QoS多目标多播路由问题。CCMR算法是一种基于种群LP和种群GP的双种群协同进化算法,种群LP和GP分别针对不同的最优多播树结构进行进化。首先,对于种群LP和GP,分别采用Local操作和Global操作策略生成下一代多播树种群个体。其次,利用竞争性交配选择机制,通过选择和融合交换两个种群之间的信息。最后,经过迭代进化得到最优的多播树。实验结果表明,在8种不同规模的车载自组织网络场景上,CCMR与另外三种算法相比,在功耗、时延和丢包率三个QoS指标上均表现更优。同时,CCMR在多目标评价指标HV,IGD,GD上的表现也优于对比算法,进一步表明了CCMR算法在收敛性和多样性保持上具有竞争力。
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